Ожидаемое значение производной по времени от оператора по сравнению с производной по времени после оператора

В задаче 3.18 Гриффитса «Введение в квантовую механику» (3-е изд.) предлагается применить обобщенную теорему Эренфеста к таким операторам, как гамильтониан и оператор импульса. Цель упражнения — вывести классические формулы из уравнений. Общая форма:

г Вопрос г т "=" я [ ЧАС ^ , Вопрос ^ ] + Вопрос т .
Теперь, когда я применил это к гамильтониану в стационарном потенциале, моя интуиция подсказывала мне, что это должно стать:

г ЧАС г т "=" 0 ,

потому что это, кажется, относится к сохранению энергии. Аналогично для импульса мы должны получить:

м а "=" В Икс ,

который, как я знаю, напоминает второй закон Ньютона в потенциале консервативной силы. Проблема, которую я понял, решая их, заключалась в том, что не было очевидно, что ЧАС ^ / т "=" 0 или п ^ / т "=" 0 : в частности, поскольку линейные операторы (кажется) всегда действуют мультипликативно, я интерпретировал п ^ / т следующее:

п ^ т "=" Ψ ( Икс , т ) п ^ т Ψ ( Икс , т ) "=" + Ψ ( Икс , т ) ¯ ( п ^ т ) Ψ ( Икс , т ) г Икс "=" + Ψ ( Икс , т ) ¯ т ( п ^ Ψ ( Икс , т ) ) г Икс

Очевидно, что я не единственный , у кого есть проблемы с интерпретацией указанной производной, и в этом отношении я думаю, что на мои опасения ответили в связанных темах (мы должны притвориться, что производная обязывает нас смотреть на Вопрос ^ как если бы это была функция, которая могла бы явно зависеть от времени и выводить сам оператор как таковой).

Однако это заставило меня задуматься: а что, если я действительно хочу выразить «ожидаемое значение оператора, который применяется / т после применения Вопрос ^ "? Обозначение, используемое в обобщенной теореме Эренфеста, не следует интерпретировать как таковое, поэтому единственный другой способ, которым я мог это выразить, - это написать

т Вопрос ^ .
Это верно? Почему в этой теореме не применяется мультипликативная запись операторов, а везде (насколько я знаю, прочитав 130 страниц) она применяется?

Очень короткий ответ: / т не является оператором. Пространство состояний — это пространство волновых функций в фиксированный момент времени, а не функций Икс и т .
@Javier: По большей части это имеет смысл. Однако при выводе теоремы мы видим члены вида Ψ т Вопрос ^ Ψ и Ψ Вопрос ^ Ψ т . Я предполагаю, что тогда они не считаются ожидаемыми значениями операторов (только внутренние продукты между двумя функциями)? Изменить: вы можете добавить свой комментарий в качестве ответа ниже, и я приму его.

Ответы (1)

В картине Шредингера гильбертово пространство ЧАС физически представляет собой набор состояний в данный момент времени. Функция вроде ψ ( Икс , т ) не состояние, а временная эволюция состояния. Операторы также априори не зависят от времени: они берут на себя функции Икс и функции возврата Икс . Оператор, зависящий от времени, на самом деле является функцией с операторным значением; у вас есть зависящий от времени оператор if, чтобы применить его к волновой функции ψ ( Икс ) вам также нужно знать, в какое время вы берете волновую функцию. Это не относится ни к Икс или п .

Это также показывает, что / т не является оператором в квантовом смысле этого слова, потому что он действует на временные эволюции состояний, а не на состояния. Вы не можете подать заявку / т к ψ ( Икс ) . И, как вы говорите в своем комментарии, такие вещи, как

Ψ | Вопрос ^ Ψ т

не ожидаемые ценности, а только внутренние продукты; фактически зависящие от времени внутренние продукты. Вам нужно развивающееся состояние | Ψ ( т ) чтобы это имело смысл.